朱小安

（廣東廣強(qiáng)基礎(chǔ)工程有限公司 廣東東莞523000）

1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)原理

PCMW工法［1］是采用三軸攪拌樁內(nèi)插預(yù)制管樁的單排結(jié)構(gòu)，三軸攪拌樁水泥土連續(xù)墻形成封閉止水帷幕，預(yù)制管樁作為主要受力構(gòu)建承受水平荷載，由于PCMW 工法采用單排結(jié)構(gòu)，所占用支護(hù)空間較少；傳統(tǒng)工藝采用攪拌樁止水、旋挖灌注樁承受土壓力的雙排結(jié)構(gòu)［2］。2 種結(jié)構(gòu)均采用三軸攪拌樁止水，支護(hù)樁是主要受力構(gòu)件［3］。通過對(duì)2 種支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，從而確定管樁和灌注樁的截面尺寸、間距和嵌固深度，確保基坑安全［4］。

2 工程實(shí)例對(duì)比分析

2.1 工程概況

某大廈基坑支護(hù)工程位于中山市坦洲鎮(zhèn)，擬建工程包括1#～2#樓、商場(chǎng)、配電房及相關(guān)配套設(shè)施，地上19層，地下2層地下室。本工程采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，擬采用樁基礎(chǔ)?；娱_挖面積約為9 060 m2，基坑周長(zhǎng)約490 m，基坑開挖考慮到地下室底板底，設(shè)計(jì)深度為8.55～8.90 m。

2.2 周邊環(huán)境

場(chǎng)地東側(cè)為一期廣場(chǎng)及4 層商業(yè)樓、南側(cè)為15 層商業(yè)樓，均為樁基礎(chǔ)；西側(cè)為2～5 層居民樓及簡(jiǎn)易民房，部分為淺基礎(chǔ)；北側(cè)為南坦路。

2.3 工程地質(zhì)概況

場(chǎng)地現(xiàn)為臨時(shí)停車場(chǎng)，場(chǎng)地較平整，地勢(shì)平坦，現(xiàn)狀地面標(biāo)高為2.27～3.03 m。區(qū)域上屬珠江三角洲堆積平原地貌單元，根據(jù)勘探結(jié)果，與基坑支護(hù)相關(guān)的主要巖土層分布如下：

①1素填土：灰褐色，局部褐黃色，濕～稍濕，松散，屬人工填土，土質(zhì)不均勻，為新近填土。②1淤泥：深黑色、灰黑色，飽和，流塑，以粘粒為主，局部以粉砂為主，干強(qiáng)度較高，韌性低，具高壓縮性。②2中砂：灰黑色、淺灰色，飽和，松散～稍密狀，主要由石英質(zhì)的中砂組成，含粗砂、細(xì)砂、貝殼碎屑和粘粒，分選性較好，級(jí)配一般。②3淤泥質(zhì)土：灰黑色、深灰色，飽和，流塑，腥臭味，含腐殖質(zhì)，局部夾薄層粉細(xì)砂，有滑膩感，刀切面光滑，稍有光澤，干強(qiáng)度較高，韌性低，承載力低，具有高壓縮性。②4粉質(zhì)粘土：灰黃色、紅黃色，可塑。由粘粒和粉粒組成，含中細(xì)砂，局部以中砂為主，稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性高。②5粗砂：淺黃色、淺灰色，飽和，稍密狀，局部為中密，主要由石英質(zhì)的粗砂組成，次為礫砂和中砂，分選性較好，級(jí)配一般。③1礫質(zhì)粘性土：黃褐色、褐紅色，可塑～硬塑狀。由粘粒及砂粒組成，土質(zhì)較均一，為花崗巖風(fēng)化殘積土，水浸泡易軟化崩解?；鶐r為燕山期花崗巖。巖土層主要力學(xué)參數(shù)如表1所示。

表1 主要巖土層力學(xué)參數(shù)建議值Tab.1 Recommended Mechanical Parameters of Main Rock and Soil Layers

2.4 基坑選型

根據(jù)周邊環(huán)境、地質(zhì)條件和項(xiàng)目特點(diǎn)等因素，本工程采用排樁+內(nèi)支撐支護(hù)方式，支護(hù)形式詳情如圖1所示。

圖1 基坑支護(hù)示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Foundation Pit Support

2.5 力學(xué)分析

本次采用彈性法結(jié)合增量法進(jìn)行驗(yàn)算，主要計(jì)算軟件為理正深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)軟件。

本項(xiàng)目采用排樁+單道混凝土支撐支護(hù)方式，支撐梁采用C30 混凝土，截面尺寸為1 200 mm×1 000 mm，主支撐最大跨度50 m，主撐間距18 m。通過公式kR=（αREAba）∕（λl0s）［5］計(jì)算，求得主支撐剛度為1 344 MN∕m；支撐梁材料抗力為17 160 kN。

PCMW 工法擬采用φ850三軸攪拌樁內(nèi)插PRC 管樁，“插一跳一”施工。為方便對(duì)比，旋挖樁［6］工藝亦采用φ800 旋挖灌注樁，樁間距1 200 mm。計(jì)算結(jié)果對(duì)比如表2所示。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，PRC 管樁選用PRCⅡ800（130）-C型管樁［7］，樁身受彎承載力設(shè)計(jì)值為1 057 kN·m，大于計(jì)算求得的最大彎矩值1 054.16 kN·m，樁身受剪承載力設(shè)計(jì)值為621 kN，大于計(jì)算求得的最大剪力值620.58 kN，樁身強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

旋挖灌注樁采用C30 混凝土，計(jì)算求得配筋結(jié)果如表3所示。

表2 PRC管樁與灌注樁力學(xué)分析對(duì)比Tab.2 Cmparison of Mechanics Analysis between PRC Pipe Pile and Cast-in-situ Pile

表3 旋挖樁配筋Tab.3 Reinforcement of Rotary Drilling Pile

2.6 對(duì)周邊環(huán)境的影響對(duì)比分析

PRC 管樁與灌注樁主要工況：工況1：基坑開挖至支撐底、加內(nèi)支撐；工況2：開挖至基坑底；工況3：地下結(jié)構(gòu)施工、加剛性鉸；工況4：拆除支撐。［8］

2 種支護(hù)均采用相同的樁徑、樁長(zhǎng)、工況，采用理正軟件對(duì)基坑各要工況進(jìn)行基坑穩(wěn)定性、變形驗(yàn)算［9］，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 PRC管樁與灌注樁變形及穩(wěn)定性對(duì)比Tab.4 Comparison of Deformation and Stability between PRC Pipe Pile and Cast-in-situ Pile

PRC 管樁和旋挖灌注樁基坑穩(wěn)定性安全系數(shù)為1.925，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為1.991，二者驗(yàn)算結(jié)果一致，且均大于規(guī)范規(guī)定要求值。PCMW 工法最大位移和沉降變形分別比旋挖灌注樁小4.19 mm、12 mm。

2.7 工期對(duì)比分析

本基坑周長(zhǎng)490 m，支護(hù)樁條數(shù)408 條，三軸攪拌樁408套。2種工藝均采用三軸攪拌樁止水［10］，三軸攪拌樁下沉速度按照0.8 m∕min，上提速度按照1.5 m∕min計(jì)算。三軸攪拌樁實(shí)樁長(zhǎng)為15.5 m，假設(shè)三軸攪拌樁勻速下沉和上提。每成一組攪拌樁所需時(shí)間為34.7 min（含移機(jī)時(shí)間5 min）。

PCMW 工法先施工三軸攪拌樁，完成后立即插入PRC 管樁，三軸攪拌樁和PRC 管樁配套施工。每插入1條管樁的時(shí)間約為30 min，總耗時(shí)為64.7 min。每臺(tái)班按8 h 計(jì)算，平均工效為7.42 條∕臺(tái)班。PCMW 工法工期為408÷7.42=55 d。

旋挖灌注樁工藝先施工三軸攪拌樁，再施工旋挖樁，旋挖灌注樁和三軸攪拌樁前后排布置，不需要配套施工。三軸攪拌樁施工時(shí)間為408÷（8×60÷34.7）=29.5 d，由于可采用流水施工，不考慮三軸攪拌樁施工時(shí)間。本項(xiàng)目旋挖樁不入巖，成孔速度較快，工效約0.2 m∕min，每完成1 條樁所需時(shí)間約為102.5 min（含埋護(hù)筒和移機(jī)時(shí)間25 min），由于鉆孔清底和灌注混凝土可以流水施工，不考慮該部分時(shí)間，每臺(tái)班完成灌注樁4.68條。灌注樁工期為408÷4.68=87 d。

PCMW工法比旋挖灌注樁節(jié)約工期32 d。

2.8 造價(jià)對(duì)比分析

PCMW 工法造價(jià)：PRCⅡ800（130）-C 材料價(jià)格為780 元∕m（含運(yùn)費(fèi)），施工費(fèi)70元∕m，綜合單價(jià)850 元∕m，總造價(jià)為850×15×408=5 202 000元=520.2萬元。

旋挖灌注樁造價(jià)：成孔費(fèi)400×0.5=200元∕m，混凝土550×0.5×1.15=316 元∕m，鋼筋4×93.7=375 元∕m，人工費(fèi)75 元∕m，綜合單價(jià)966 元∕m，總造價(jià)為966×15×408=5 911 920元=591.2萬元。

PCMW 工法比旋挖灌注樁節(jié)省71萬元，節(jié)約比為13.65%。

3 結(jié)論

通過PCMW 工法與旋挖灌注樁2 種支護(hù)型式對(duì)比分析，得出結(jié)論：PCMW 工法比旋挖灌注樁更節(jié)約、總工期更短、對(duì)控制基坑變形和周邊地表沉降更有利，PCMW 工法比傳統(tǒng)旋挖灌注樁更具優(yōu)勢(shì)，是一種值得大力推廣的工藝。